CN116526919A - 一种永磁同步电机伺服系统及其电流预测控制方法、装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及伺服控制技术领域，尤其是指一种永磁同步电机伺服系统及其电流预测控制方法、装置。本发明所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，为降低参数漂移对控制模型的影响，在无差拍电流预测控制的基础上，引入无模型控制，只考虑系统的输入和输出，将系统的已知干扰和未知干扰统称为系统总扰动，降低了模型对系统参数的依赖从而提高了系统的控制性能；本发明利用线性扩张状态观测器对电流环超局部模型中的已知扰动和未知扰动，即系统总扰动进行观测，降低了估计过程的复杂性，在电机参数发生突变的同时，实现对交直轴电流、电磁转矩及转速给定值的有效跟踪。
Description
技术领域
本发明涉及伺服控制技术领域，尤其是指一种永磁同步电机伺服系统及其电流预测控制方法、装置。
背景技术
现有的技术中，永磁同步电机(PMSM，Permanent Magnet Synchronous Motor)是一种以永磁体进行励磁以实现电能与机械能转换的执行机构，具有体积小、质量轻、功率密度高、损耗低以及可靠性高等优势，广泛应用于航空航天、工业机器人、数控机床等伺服控制领域。PMSM是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统，为进一步提高其性能，研究人员提出了诸如预测控制、滑模控制、神经网络控制等高性能控制策略。
PI控制器具有参数整定方法简单、控制效果好、鲁棒性好等优点，是最早被实用化的控制器，在现代智能控制算法在伺服控制领域取得重大发展的如今仍是伺服控制的首选。在电机的运行过程中，受工况和运行温度影响，内部参数会发生漂移，导致控制性能下降、控制精度降低。电机参数不确定性的存在将直接影响基于PI控制的PMSM驱动系统性能，导致系统性能下降，甚至引起系统运行失稳。相较于传统的PI控制方法，预测控制方法因结构简单、易于实现和控制效果好受到了界内学者的广泛关注，其中无差拍预测控制是将矢量调制算法与模型预测控制结合的一种控制算法，具有开关频率固定、相电流谐波含量低、电流响应速度快等优点。但在电机运行过程中，受参数不确定等因素干扰，控制性能和精度会有一定程度的下降。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中受参数不确定等因素干扰导致控制性能不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，包括：
考虑电机参数漂移及未建模动态的影响，建立表贴式永磁同步电机的等效数学模型；
将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，根据所述等效数学模型建立永磁同步电机的电流超局部模型，并将其进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型；
根据所述无模型无差拍电流预测控制模型构建离散化电机电压方程；
选取d-q轴电流以及系统总扰动作为系统的状态变量，设计线性扩张状态观测器；
利用所述线性扩张状态观测器对扰动项进行观测，获得当前时刻d轴和q轴的电流及相应的扰动值，并与给定参考电流一起代入所述离散化电机电压方程得到参考电压，以便根据所述参考电压控制下一时刻输出的电流能够无差拍跟踪所述参考电流。
优选地，所述考虑电机参数漂移及未建模动态的影响，建立表贴式永磁同步电机的等效数学模型，包括：
建立永磁同步电机在dq坐标系下的定子电压方程：
其中，R0为定子电阻，ud为直轴电压、id为直轴电流，Ld＝Lq＝L0为交直轴电感，uq为交轴电压、iq为交轴电流，ωe为电角速度，ψf0为永磁体磁链；
考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后，可得实际定子电压方程为：
其中，Δud、Δuq为d、q轴由电机参数漂移和未建模动态引起的不确定量；
由(2)式变形可得，考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后的定子电流表达式为：
其中，为d、q轴参考电压。
优选地，所述将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，根据所述等效数学模型建立永磁同步电机的电流超局部模型包括：
依据非线性的一阶单输入—单输出系统的超局部模型，将所述定子电流表达式改写为：
其中，αd、αq分别表示定子d、q轴参考电压的比例因子，等式右边第一项为比例因子与电机定子电感之间误差产生的扰动电压，第二项为定子电阻压降，第三项为反电动势，第四项为电机参数漂移及未建模动态引起的扰动电压，其中，第一项、第二项和第三项为系统已知扰动；
将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，定义输入变量为定子电压参考值在交直轴上的分量相应的输出变量为id、iq，则有电流超局部模型为：
其中，Fd、Fq包含了d、q轴系统已知扰动及未建模动态、参数漂移等未知扰动部分。
优选地，所述将电流超局部模型进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型：
其中，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，id(k+1)和iq(k+1)为下一时刻d、q轴的电流预测值，Ts为采样时间。
优选地，所述根据所述无模型无差拍电流预测控制模型构建离散化电机电压方程包括：
将已知参考电流作为下一时刻d、q轴的电流瞬时值id(k+1)、iq(k+1)代入所述无模型无差拍电流预测控制模型，并进行变形，得到离散化电机电压方程：
优选地，所述选取d-q轴电流以及系统总扰动作为系统的状态变量，设计线性扩张状态观测器包括：
针对表贴式永磁同步电机，选择电流和系统总扰动为状态变量，设计d轴的线性扩张状态观测器LESO为：
式中，z1为系统输出d轴电流id的估计值、z2为d轴系统总扰动Fd的估计值，ed为电流估计值与跟踪值的误差，为电流估计值一阶导，/>为d轴参考电压，β1、β2为LESO增益系数，bd为d轴控制增益，/>为Fd估计值的一阶导；
对式(8)进行离散化得
同理可得q轴的LESO为：
其中，为d、q轴的估计电流采样值在k时刻的采样值，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，ed(k)、eq(k)为电流估计值与跟踪值的误差采样值，为d、q轴的估计电流在k+1时刻的采样值采样值，Ts为采样时间，为d、q轴的估计总扰动估计值在k时刻的采样值，bq为q轴控制增益，ud(k)、uq(k)为d、q轴电压在k时刻的采样值，/>为d、q轴的估计总扰动估计值在k+1时刻的采样值。
本发明还提供了一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制装置，用于实现如上述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法。
本发明还提供了一种永磁同步电机伺服系统，包括：
永磁同步电机；
Clark变换模块，用于将采集到的三相定子电流信号转换为等效的两相静止坐标系下的定子电流；
Park变换模块，用于将所述等效的两相静止坐标系下的定子电流转换为等效的两相旋转坐标系下的定子电流；
位置传感器，用于输出所述永磁同步电机的转子角度；
速度计算模块，用于根据所述转子角度计算转速；
转速调节器，用于根据所述转速与给定转速值的差值，输出q轴的参考电流，并将d轴的参考电流设为0；
如上述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制装置，用于根据q轴和d轴的参考电流、两相旋转坐标系下的定子电流，输出q轴和d轴的参考电压，以便经过所述Park变换模块的反变换，输出两相静止坐标系下的控制电压；
空间矢量脉宽调制模块，用于将所述控制电压进行空间矢量脉宽调制，输出6路PWM波形；
三相逆变器，用于根据所述6路PWM波形输出三相电压，以便控制所述永磁同步电机的运转。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，为降低参数漂移对控制模型的影响，在无差拍电流预测控制的基础上，引入无模型控制，只考虑系统的输入和输出，将系统的已知干扰和未知干扰统称为系统总扰动，降低了模型对系统参数的依赖从而提高了系统的控制性能；而在传统的无模型控制中，为了对具有参数不确定性的非线性系统进行无模型控制，常利用代数法对系统总扰动进行在线估计，估计值的精度与系统采样时间和采样数目密切相关，计算复杂且耗时，本发明利用线性扩张状态观测器对电流环超局部模型中的已知扰动和未知扰动，即系统总扰动进行观测，降低了估计过程的复杂性，在电机参数发生突变的同时，实现对交直轴电流、电磁转矩及转速给定值的有效跟踪。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明提供的一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法的实现流程图；
图2是本发明提供的一种永磁同步电机伺服系统仿真示意图；
图3是第一组d轴定子电流波形仿真结果示意图；
图4是第一组q轴定子电流波形仿真结果示意图；
图5是第一组电磁转矩波形仿真结果示意图；
图6是第一组转速波形仿真结果示意图；
图7是第一组稳定时转速响应波形局部放大图；
图8是第二组d轴定子电流波形仿真结果示意图；
图9是第二组q轴定子电流波形仿真结果示意图；
图10是第二组电磁转矩波形仿真结果示意图；
图11第二组转速波形仿真结果示意图；
图12是第二组稳定时转速响应波形局部放大图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种永磁同步电机伺服系统及其电流预测控制方法、装置，有效提高了控制性能。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法的实现流程图；具体操作步骤如下：
S101:考虑电机参数漂移及未建模动态的影响，建立表贴式永磁同步电机的等效数学模型；
建立永磁同步电机在dq坐标系下的定子电压方程：
其中，R0为定子电阻，ud为直轴电压、id为直轴电流，Ld＝Lq＝L0为交直轴电感，uq为交轴电压、iq为交轴电流，ωe为电角速度，ψf0为永磁体磁链；
考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后，可得实际定子电压方程为：
其中，Δud、Δuq为d、q轴由电机参数漂移和未建模动态引起的不确定量，具体表达式为：
其中，ΔR0＝R-R0、ΔL＝L-L0、Δψf＝ψf-ψf0(带下标“0”的为电机铭牌上的标称值，不带下标“0”的为电机工作时的真实值)；
由(2)式变形可得，考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后的定子电流表达式为：
其中，为d、q轴参考电压。
S102:将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，根据所述等效数学模型建立永磁同步电机的电流超局部模型，并将其进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型；
依据非线性的一阶单输入—单输出系统的超局部模型，将所述定子电流表达式改写为：
其中，αd、αq分别表示定子d、q轴参考电压的比例因子，初始时刻通常可取值为1/L0，等式右边第一项为比例因子与电机定子电感1/L0之间误差产生的扰动电压，第二项为定子电阻压降，第三项为反电动势，第四项为电机参数漂移及未建模动态引起的扰动电压，其中，第一项、第二项和第三项为系统已知扰动；
对上式进行离散化便可获得电流的预测方程，但所得方程对电机参数有依赖性；我们将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，定义输入变量为定子电压参考值在交直轴上的分量相应的输出变量为id、iq，则有电流超局部模型为：
其中，Fd、Fq包含了d、q轴系统已知扰动及未建模动态、参数漂移等未知扰动部分，当采样时间间隔较短时可视为常数，αd、αq分别表示定子交直轴电压的比例因子,增大αd、αq会使响应加快但同时也会引起超调，需根据工况在动态响应与超调间进行平衡取舍；
为将连续时间模型转化为离散时间模型，采用前向欧拉离散法将电流超局部模型进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型：
其中，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，id(k+1)和iq(k+1)为下一时刻d、q轴的电流预测值，Ts为采样时间。
S103:根据所述无模型无差拍电流预测控制模型构建离散化电机电压方程；
将已知参考电流作为下一时刻d、q轴的电流瞬时值id(k+1)、iq(k+1)代入所述无模型无差拍电流预测控制模型，并进行变形，得到离散化电机电压方程：
S104:选取d-q轴电流以及系统总扰动作为系统的状态变量，设计线性扩张状态观测器；
针对表贴式永磁同步电机，选择电流和系统总扰动为状态变量，设计d轴的线性扩张状态观测器LESO为：
式中，z1为系统输出d轴电流id的估计值、z2为d轴系统总扰动Fd的估计值，ed为电流估计值与跟踪值的误差，为电流估计值一阶导，/>为d轴参考电压，β1、β2为LESO增益系数，bd为d轴控制增益，/>为Fd估计值的一阶导；
对式(8)进行离散化得
为使系统处于稳定状态，设LESO的带宽为ω0、特征方程的根为-ω0，推导得LESO的增益系数β1、β2为：
对式(9)进行Z变换以判断离散状态方程的稳定性：
考虑到采样时间足够小，则离散系统的传递函数为：
式中β01＝β1×Ts，β02＝β2×Ts。
根据传递函数得离散系统的特征方程为：
(z-1)2+β02Ts+β01z-β01＝0 (13)
根据劳斯-赫尔维茨稳定性判据，令化简后得到ω域特征方程为：
β02Tsω2+2(β01-β02Ts)ω+4+β02Ts-β01＝0(14)
要使得系统稳定，则应有
由于采样时间Ts是小于1的值，上述不等式显然是成立的，故该离散系统是稳定的。
同理可得q轴的LESO为：
其中，为d、q轴的估计电流采样值在k时刻的采样值，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，ed(k)、eq(k)为电流估计值与跟踪值的误差采样值，为d、q轴的估计电流在k+1时刻的采样值采样值，Ts为采样时间，为d、q轴的估计总扰动估计值在k时刻的采样值，bq为q轴控制增益，ud(k)、uq(k)为d、q轴电压在k时刻的采样值，/>为d、q轴的估计总扰动估计值在k+1时刻的采样值。
S105:利用所述线性扩张状态观测器对扰动项进行观测，获得当前时刻d轴和q轴的电流及相应的扰动值，并与给定参考电流一起代入所述离散化电机电压方程得到参考电压，以便根据所述参考电压控制下一时刻输出的电流能够无差拍跟踪所述参考电流。
本发明所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，为降低参数漂移对控制模型的影响，在无差拍电流预测控制的基础上，引入无模型控制，只考虑系统的输入和输出，将系统的已知干扰和未知干扰统称为系统总扰动，降低了模型对系统参数的依赖从而提高了系统的控制性能；而在传统的无模型控制中，为了对具有参数不确定性的非线性系统进行无模型控制，常利用代数法对系统总扰动进行在线估计，估计值的精度与系统采样时间和采样数目密切相关，计算复杂且耗时，本发明利用线性扩张状态观测器对电流环超局部模型中的已知扰动和未知扰动，即系统总扰动进行观测，在降低了估计过程复杂性的同时，能够实现在电机参数发生突变时，实现对交直轴电流、电磁转矩及转速给定值的有效跟踪。
如图2，基于以上实施例，本实施例提供一种永磁同步电机伺服系统，包括；
永磁同步电机1；
Clark变换模块2，用于将采集到的三相定子电流信号转换为等效的两相静止坐标系下的定子电流；
Park变换模块3，用于将所述等效的两相静止坐标系下的定子电流转换为等效的两相旋转坐标系下的定子电流；
位置传感器4，用于输出所述永磁同步电机的转子角度；
速度计算模块5，用于根据所述转子角度计算转速；
转速调节器6，用于根据所述转速与给定转速值的差值，输出q轴的参考电流，并将d轴的参考电流设为0；
如权利要求7所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制装置7，用于根据q轴和d轴的参考电流，输出q轴和d轴的参考电压，以便经过所述Park变换模块的反变换，输出两相静止坐标系下的控制电压；
空间矢量脉宽调制模块8，用于将所述控制电压进行空间矢量脉宽调制，输出6路PWM波形；
三相逆变器9，用于根据所述6路PWM波形输出三相电压，以便控制所述永磁同步电机的运转。
基于以上实施例，本实施例在Simulink中建立PMSM伺服系统的仿真模型，将基于PI控制器的电流控制方法与本发明的方法进行了系统性能的对比研究，速度环均采用PI控制器，两种控制方法均未采用额外的补偿策略。设定电流环期望开环截止频率为ωcc、相位裕度为则有控制器参数Kp＝ωccLs、Ki＝ωccRs；设定速度环期望开环截止频率为ωsc、相位裕度为/>则有速度环控制器参数/>其中Kt为转矩常数，仿真模型中的永磁伺服系统参数标称值如表1所示：
表1参数设置
首先给定仿真条件为系统中不存在参数漂移的影响，即电机参数在运行过程中不受工况影响发生变化。给定转速指令1000rpm，施加一个初始状态为0、0.1s时突增到5N的负载转矩，采样时间为2×10-7s。两种不同控制方法下的d、q轴定子电流、电磁转矩及转速的波形仿真结果如图3至图5所示。
观察图3、图4及图5可以发现，在启动阶段和负载转矩发生突变的阶段，本发明所提的控制方法下d轴电流、电磁转矩能够更好的跟踪电流和负载转矩的给定值，q轴电流能够更好地随负载转矩的变化而发生变化。
由图6可知，本文提出的控制方法在转速的响应波形中，具有更小的超调和更快的响应。为比较稳态时本文提出的控制方法与PI控制的性能，对转速响应波形图进行局部放大(图7)，可以清晰的看到本文所提的控制方法具有更小的静差。
其次，给定仿真条件为系统中存在电机参数不确定性，即电机的参数会受工况的影响而发生辩护。设定在电机运行到0.2s时，PMSM的参数突变为R＝1.4R0、L＝0.8L0、同时仍施加一个初始状态为0、0.1s时突增到5N的负载转矩，两种控制方法下的d、q轴定子电流、电磁转矩及转速的波形仿真结果如图8至图10所示。
观察图8、图9及图10可以发现，在启动阶段和负载转矩发生突变的阶段，本文所提的控制方法下d轴电流、电磁转矩能够更好的跟踪电流和负载转矩的给定值，q轴电流能够更好地随负载转矩的变化而发生变化。在0.2s处，本文所提的控制方法能够更快克服参数变化对系统性能的影响。
由图11可知，本文提出的控制方法在转速的响应波形中，在启动、转矩突变和电机参数发生变化的瞬间皆具有更小的超调和更快的响应。为比较稳态时本文提出的控制方法与PI控制的性能，对转速响应波形图进行局部放大(图12)，可以清晰的看到本文所提的控制方法静差更小。
系统仿真结果表明：所提出的基于线性扩张状态观测器的永磁同步电机无模型无差拍电流预测控制(MFDPCC)的d、q轴电子电流、电磁转矩和转速的纹波较PI控制器下的要小，能够有效消除负载突变和电机参数不确定性对系统控制性能的影响，兼具鲁棒性强的技术优势。
本文创新性地将无差拍电流预测控制与无模型控制结合，并利用线性扩张状态观测器对电流环超局部无模型中的总扰动进行有效估计，实现了基于LESO的PMSM无模型无差拍电流预测控制，有效解决了PMSM在运行过程中电机性能受工况影响而发生变化的问题。与传统的PI控制器相比，系统仿真表明本文提出的控制方法下的d、q轴电子电流和电磁转矩纹波都较小，能够有效消除电机参数漂移和未建模动态对系统电流控制的影响，有效实现快速的动态响应，有较强的鲁棒性。本文主要围绕电流环进行改进，速度环仍采用的传统比例积分控制器，在后续的研究中，可针对速度环动态性能和稳态性能进行控制方法上的改进。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，包括：
考虑电机参数漂移及未建模动态的影响，建立表贴式永磁同步电机的等效数学模型；
将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，根据所述等效数学模型建立永磁同步电机的电流超局部模型，并将其进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型；
根据所述无模型无差拍电流预测控制模型构建离散化电机电压方程；
选取d-q轴电流以及系统总扰动作为系统的状态变量，设计线性扩张状态观测器；
利用所述线性扩张状态观测器对扰动项进行观测，获得当前时刻d轴和q轴的电流及相应的扰动值，并与给定参考电流一起代入所述离散化电机电压方程得到参考电压，以便根据所述参考电压控制下一时刻输出的电流能够无差拍跟踪所述参考电流。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，所述考虑电机参数漂移及未建模动态的影响，建立表贴式永磁同步电机的等效数学模型，包括：
建立永磁同步电机在dq坐标系下的定子电压方程：
其中，R0为定子电阻，ud为直轴电压、id为直轴电流，Ld＝Lq＝L0为交直轴电感，uq为交轴电压、iq为交轴电流，ωe为电角速度，ψf0为永磁体磁链；
考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后，可得实际定子电压方程为：
其中，Δud、Δuq为d、q轴由电机参数漂移和未建模动态引起的不确定量；
由(2)式变形可得，考虑电机参数漂移及未建模动态的影响后的定子电流表达式为：
其中，为d、q轴参考电压。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，所述将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，根据所述等效数学模型建立永磁同步电机的电流超局部模型包括：
依据非线性的一阶单输入—单输出系统的超局部模型，将所述定子电流表达式改写为：
其中，αd、αq分别表示定子d、q轴参考电压的比例因子，等式右边第一项为比例因子与电机定子电感之间误差产生的扰动电压，第二项为定子电阻压降，第三项为反电动势，第四项为电机参数漂移及未建模动态引起的扰动电压，其中，第一项、第二项和第三项为系统已知扰动；
将系统的已知扰动和未知扰动视为系统总扰动，定义输入变量为定子电压参考值在交直轴上的分量相应的输出变量为id、iq，则有电流超局部模型为：
其中，Fd、Fq包含了d、q轴系统已知扰动及未建模动态、参数漂移等未知扰动部分。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，所述将电流超局部模型进行离散化处理，得到无模型无差拍电流预测控制模型：
其中，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，id(k+1)和iq(k+1)为下一时刻d、q轴的电流预测值，Ts为采样时间。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，所述根据所述无模型无差拍电流预测控制模型构建离散化电机电压方程包括：
将已知参考电流作为下一时刻d、q轴的电流瞬时值id(k+1)、iq(k+1)代入所述无模型无差拍电流预测控制模型，并进行变形，得到离散化电机电压方程：
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法，其特征在于，所述选取d-q轴电流以及系统总扰动作为系统的状态变量，设计线性扩张状态观测器包括：
针对表贴式永磁同步电机，选择电流和系统总扰动为状态变量，设计d轴的线性扩张状态观测器LESO为：
式中，z1为系统输出d轴电流id的估计值、z2为d轴系统总扰动Fd的估计值，ed为电流估计值与跟踪值的误差，为电流估计值一阶导，/>为d轴参考电压，β1、β2为LESO增益系数，bd为d轴控制增益，/>为Fd估计值的一阶导；
对式(8)进行离散化得
同理可得q轴的LESO为：
其中，为d、q轴的估计电流采样值在k时刻的采样值，id(k)、iq(k)为当前时刻d、q轴的实测电流采样值，ed(k)、eq(k)为电流估计值与跟踪值的误差采样值，为d、q轴的估计电流在k+1时刻的采样值采样值，Ts为采样时间，为d、q轴的估计总扰动估计值在k时刻的采样值，bq为q轴控制增益，ud(k)、uq(k)为d、q轴电压在k时刻的采样值，/>为d、q轴的估计总扰动估计值在k+1时刻的采样值。
7.一种永磁同步电机伺服系统电流预测控制装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-6任一项所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制方法。
8.一种永磁同步电机伺服系统，其特征在于，包括：
永磁同步电机；
Clark变换模块，用于将采集到的三相定子电流信号转换为等效的两相静止坐标系下的定子电流；
Park变换模块，用于将所述等效的两相静止坐标系下的定子电流转换为等效的两相旋转坐标系下的定子电流；
位置传感器，用于输出所述永磁同步电机的转子角度；
速度计算模块，用于根据所述转子角度计算转速；
转速调节器，用于根据所述转速与给定转速值的差值，输出q轴的参考电流，并将d轴的参考电流设为0；
如权利要求7所述的永磁同步电机伺服系统电流预测控制装置，用于根据q轴和d轴的参考电流、两相旋转坐标系下的定子电流，输出q轴和d轴的参考电压，以便经过所述Park变换模块的反变换，输出两相静止坐标系下的控制电压；
空间矢量脉宽调制模块，用于将所述控制电压进行空间矢量脉宽调制，输出6路PWM波形；
三相逆变器，用于根据所述6路PWM波形输出三相电压，以便控制所述永磁同步电机的运转。
9.如权利要求8所述的永磁同步电机伺服系统，其特征在于，应用于数控机床。
10.如权利要求8所述的永磁同步电机伺服系统，其特征在于，应用于航空航天领域。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211412622.6A CN116526919A (zh) | 2022-11-11 | 2022-11-11 | 一种永磁同步电机伺服系统及其电流预测控制方法、装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117040341A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种永磁同步电机的扰动估计方法、控制方法及相关装置 |
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- 2022-11-11 CN CN202211412622.6A patent/CN116526919A/zh active Pending
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| CN117040341A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种永磁同步电机的扰动估计方法、控制方法及相关装置 |
| CN117040341B (zh) * | 2023-10-09 | 2024-01-12 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种永磁同步电机的扰动估计方法、控制方法及相关装置 |
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